JP2016522351A - サージアンダーブースト圧縮エアコンプレッサ再循環バルブシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、エンジンシステムに関するものであって、エンジンに対して接続されていて、吸気マニホールドに対してエアを供給する、コンプレッサと；コンプレッサから吸気マニホールドへのエアの供給を制御するためのスロットルと；圧縮エア制御チャンバを有したコンプレッサ再循環バルブと；スロットルの入口に対して流体連通した動力部分と、スロットルの出口に対して流体連通した排出部分と、を有したスロットルアスピレータと；を具備し、スロットルアスピレータの吸引ポートが、コンプレッサ再循環バルブの圧縮エア制御チャンバに対して流体連通している。本発明によるエンジンシステムは、コンプレッサ再循環バルブを駆動するための制御システムを必要とすることなく、ブースト時のサージを自動的に最小化する。

Description

本出願は、２０１３年６月１３日付けで出願された米国特許予備出願第６１／８３４，７５０号明細書の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。

本出願は、コンプレッサ再循環バルブ（compressor recirculation valves,“ＣＲＶ”）に関するものであり、より詳細には、システム内において使用されて、コンプレッサまわりにおけるターボチャージャーコンプレッサ出口エアからコンプレッサ入口へと戻る再循環を制御し、これにより、サージを最小化するための、そのようなバルブに関するものである。

手頃な価格の天然ガスの出現は、路上走行車エンジンのメーカーによって受け入れられ、従来のディーゼル燃料エンジンに適用されて、天然ガスによって動作するものとされる。そのためには、流入エアストリーム内へのスロットルの追加を含めて、いくつかの変更点を必要とする。スロットルが迅速に閉塞されたときには、状況コールサージを開始することができる。ターボチャージャーがサージ状態とされたときには、なおも排出ガスフローからパワーが吸収されるものの、もはや取込チャージを効率的に圧縮することができない。スロットル閉塞移行においては、この圧縮損失により、ターボチャージャーが加速され、これと同時に、エンジン内へのエア流量が減少する。数分の一秒で、ターボチャージャーに対して利用可能な排出パワーが、急激に減少し、ターボチャージャーの戻りを遅くさせ、これにより、圧縮圧力が増加する。

２０１３年６月１９日付けで出願された米国特許出願第１３／９２１，４７３号明細書 ２０１４年６月３日付けで出願された米国特許出願第１４／２９４，７２７号明細書 ２０１４年１月１日付けで出願された米国特許出願第１４／１５４，２６８号明細書

この不安定な動作は、いくつかの振動に関して起こり得る。これにより、車両に振動が発生し、エンジンからのトルク出力が変化してしまう。よって、天然ガスを燃料としたエンジンにおいて移行的スロットル閉塞期間の際にターボチャージャーの動作を制御し得るように、改良することが要望されている。

一見地においては、エンジンシステムは、図４に示すようにＣＲＶを観測して駆動するための外部制御システムを必要とすることなく、また、図１に示すようにＣＲＶおよびゲートバルブを観測して駆動するための外部制御システムを必要とすることなく、ブースト時のサージを最小化するものとして説明される。本発明によるエンジンシステムにおいては、ＣＲＶおよび／またはゲートバルブは、エンジンシステム内の圧力変動に応じて純粋に動作する。これにより、それ自体をリセットするループを形成する。

一見地においては、ＣＲＶの圧縮エア制御チャンバに対して直接的に制御されたスロットルアスピレータを備えたエンジンシステムが、開示される。このようなエンジンシステムは、エンジンに対して接続されていて、吸気マニホールドに対してエアを供給する、コンプレッサと；コンプレッサから吸気マニホールドへのエアの供給を制御するためのスロットルと；圧縮エア制御チャンバを有したコンプレッサ再循環バルブ（ＣＲＶ）と；スロットルの入口に対して流体連通した動力部分と、スロットルの出口に対して流体連通した排出部分と、を有したスロットルアスピレータと；を具備し、スロットルアスピレータの吸引ポートが、コンプレッサ再循環バルブの圧縮エア制御チャンバに対して流体連通している。エンジンは、天然ガスエンジンとすることができる。

動作時には、ブーストを有した状態でスロットルを閉塞した際には、スロットルアスピレータを通しての流れが増大し、これにより、ブーストがないときの定常状態と比較して、より大きな真空吸引力が生成され、これにより、コンプレッサ再循環バルブの圧縮エア制御チャンバが真空引きされ、これにより、コンプレッサ再循環バルブが開放されて、圧縮エアを、バイパスを通して流すことができる。その後、スロットルが所定の部分開放位置へと開放されて、スロットルアスピレータを通しての流れがしきい値にまで低減されたときには、コンプレッサ再循環バルブは、コンプレッサ再循環バルブの内部に設けられたスプリングの付勢力に基づいて閉塞される。ブーストを有した定常状態においては、エアは、スロットルを通して流れ、これにより、圧力降下と小さな真空吸引力とが生成され、これにより、コンプレッサ再循環バルブは、コンプレッサ再循環バルブのバルブ部分を閉塞位置とすることができる。

他の見地においては、本発明によるエンジンシステムは、エンジンに対して接続されていて、吸気マニホールドに対してエアを供給する、コンプレッサと；コンプレッサから吸気マニホールドへのエアの供給を制御するためのスロットルと；真空リザーバと；
コンプレッサの下流側に対して流体連通した動力部分と、コンプレッサの上流側に対して流体連通した排出部分と、を有した第１アスピレータであるとともに、この第１アスピレータの吸引ポートが、真空リザーバに対して流体連通している、第１アスピレータと；圧縮エア制御チャンバを有したコンプレッサ再循環バルブと；コンプレッサ再循環バルブの圧縮エア制御チャンバと、コンプレッサの下流側エアと、真空リザーバと、の間の流体連通を制御するためのゲートバルブと；スロットルの入口に対して流体連通した動力部分と、スロットルの出口に対して流体連通した排出部分と、を有した第２アスピレータと；を具備している。第２アスピレータの吸引ポートは、ゲートバルブの圧縮エア制御チャンバに対して流体連通している。

スロットルを開放しつつブーストを有した状態で、第１アスピレータは、真空リザーバを真空引きし、第２アスピレータを通しての流れが最小のものとされ、これにより、コンプレッサからの圧縮エアを、吸引ポートを通して、ゲートバルブの圧縮エア制御チャンバ内へと、流し、これにより、ゲートバルブを第１開放位置に駆動して維持し、これにより、コンプレッサ再循環バルブの圧縮エア制御チャンバを、コンプレッサからの圧縮エアに対して流体連通させ、これにより、コンプレッサ再循環バルブを閉塞する、あるいは、コンプレッサ再循環バルブを閉塞位置に維持する。その後、ブーストを有した状態でスロットルを閉塞した際には、第２アスピレータは、ゲートバルブの圧縮エア制御チャンバを真空引きし、これにより、ゲートバルブを、第１開放位置から、第２開放位置へと、スイッチングし、これにより、コンプレッサ再循環バルブの圧縮エア制御チャンバを、真空リザーバに対して流体連通させ、これにより、真空リザーバの圧力に応じてコンプレッサ再循環バルブを開放させる。

圧力ブーストを検出するコンプレッサ再循環バルブ（ＣＲＶ）を備えたシステム構成を概略的に示す図である。 スナップアクチュエータゲートバルブを、ゲート部材を通してのコンジットの長手方向軸線に直交して示す断面図であって、バルブは、第１コンジットに対して位置合わせされた第１開放位置で示されている。 図２のスナップアクチュエータゲートバルブを示す断面図であって、バルブは、第２コンジットに対して位置合わせされた第２開放位置で示されている。 圧力ブーストを検出するＣＲＶを備えたシステム構成の他の実施形態を概略的に示す図である。

以下の詳細な説明は、本発明の一般的な原理を例示しており、本発明の例は、添付図面に図示されている。添付図面においては、同一の構成部材あるいは同様の構成部材には、同じ参照符号が付されている。

本明細書においては、「流体」という用語は、任意の液体や、任意の懸濁液や、任意のコロイドや、任意のガスや、任意のプラズマや、これらの組合せ、を意味している。

図１は、例えば天然ガスエンジンシステムといったようなエンジンシステムの少なくとも一部を、符号１０によって全体的に示している。エンジンシステム１０は、ＣＲＶ１２を備えており、このＣＲＶ１２は、エンジンシステム内の複数の構成部材からなる独自アセンブリによって制御される。エンジンシステム１０は、コンプレッサ２０を備えている。コンプレッサ２０は、エンジンマニホールド２２に対して流体連通している。エンジンシステム１０は、さらに、マニホールド２２とコンプレッサ２０との間の流体ストリーム内に配置されたスロットル制御部材２４を備えている。ブーストデバイスがターボチャージャーである実施形態においては、コンプレッサ２０は、エンジンシステム１０のエンジン排気系内のタービン（図示せず）に対して接続することができ、そのタービンによって駆動されることができる。ＣＲＶ１２を駆動するアセンブリは、第１アスピレータ１４と、真空リザーバ１６と、真空引きリミットバルブ１８と、コンプレッサ２０とＣＲＶ１２との間の流体連通および真空リザーバ１６とＣＲＶ１２との間の流体連通を制御するゲートバルブ１９と、第２アスピレータ７４と、を備えている。エンジンシステム１０は、コンジット７６を備えている。コンジット７６は、ゲートバルブ１９内の制御チャンバを、第２アスピレータ７４の吸引ポート７５の近傍における流体ストリームに対して接続する。付加的には、エンジンシステム１０は、流体ライン５２を備えることができる。この流体ライン５２は、ゲートバルブ１９のアクチュエータ部分に対して流体連通している。エンジンシステム１０は、さらに、限定するものではないけれども、例えば一方向バルブ３０といったような１つまたは複数のバルブを備えることができる。コンジットは、特定のタイプの材料や特定のタイプの接続態様に限定されるものではなく、剛直なものやフレキシブルなものを含めてチューブやホースやパイプ等を有するものとして理解されたい。

ＣＲＶは、限定するものではないけれども、特許文献１に記載された構成のものとすることができる。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。ＣＲＶは、位置センサやソレノイドを必要としないものとされ、開または閉であるように単純に動作することができる。一実施形態においては、ＣＲＶ１２は、圧縮エア制御チャンバと、図２，３におけるものと同様の構成とされたスプリング（図示せず）と、を備えることができる。しかしながら、ＣＲＶ１２は、バイパス６６を開閉するための、ゲートバルブや、ポペットバルブや、バタフライバルブや、他の公知のバルブ構成、とすることができる。図１においては、ＣＲＶ１２は、入口ポート６２と、出口ポート６４と、を備えている。入口ポート６２および出口ポート６４は、ＣＲＶ１２のバルブ部分が開状態とされたときには、互いに流体連通し、これにより、圧縮エアは、バイパス６６を通して流れることができ、コンプレッサ２０の上流側へと戻ることができる。ＣＲＶ１２のバルブ部分の移動は、スプリングによって、および、圧縮エア制御チャンバに対して導出入される圧力によって、制御される。圧縮エア制御チャンバの制御ポート１３は、コンプレッサからの下流向きエアに対して流体連通しているとともに、真空リザーバ１６に対して流体連通している。しかしながら、これら２つは、ゲートバルブ１９によって制御される。

ゲートバルブ１９は、圧縮エア制御チャンバ１０３（図２，３参照）を備えている。圧縮エア制御チャンバ１０３は、制御ポート４２（図１）を有しており、この制御ポート４２は、コンジット７６によって第２アスピレータ７４の吸引ポート７５に対して接続されている。これにより、制御ポート４２と吸引ポート７５とは、コンジットを介して、流体連通されている。第２アスピレータ７４は、この第２アスピレータ７４の動力ポート（Ｍ）が、スロットル制御部材２４の入口の上流側のところにおいて流体ストリームに対して流体連通しているようにして、なおかつ、この第２アスピレータ７４の排出ポート（Ｄ）が、スロットル制御部材２４の出口の下流側のところにおいて流体ストリームに対して流体連通しているようにして、エンジンシステム内に接続されている。その場合、スロットル制御部材２４の出口の下流側は、マニホールド２２へとつながっている。コンジット７６は、スロットル位置「検出」ラインと称することができる。なぜなら、第２アスピレータ７４によって生成される真空度合いが、スロットル２４を通して流体が流れる際の圧力降下に応答にして変化するからである。特に、スロットルが閉塞されていて流体がその代わりに第２アスピレータ７４を通して迂回する際に、圧力降下に応答にして変化するからである。圧力降下およびスロットル閉塞は、第２アスピレータによって「検出」され、自動的にゲートバルブ１９に対して作用する。その結果、ゲートバルブ１９は、第１開放状態１４０（図２）から第２開放状態１４２（図３）へとスイッチングされる。第２アスピレータを通してのエアの流れが十分である場合には、真空圧力が、吸引ポートを通して流体を吸引する。ここで、生成される真空圧力は、スロットルの圧力降下に依存する。

再度図１に示すように、ゲートバルブ１９のゲート部分１９’は、このゲート部分１９’から延出された第１入口ポート４６と、反対サイドにおいてこのゲート部分１９’から延出された第１出口ポート４８と、を有している。第１入口ポート４６および第１出口ポート４８は、互いに流体連通するように位置合わせされている。第１入口ポート４６と第１出口ポート４８との間の流体連通は、ゲートバルブ１９によって制御される。ゲートバルブ１９は、ゲート機構を備えている。このゲート機構は、第１入口ポート４６から第１出口ポート４８へと流体を流し得るように移動可能である。これは、ゲート機構内の図２に示す通路１２９を、第１入口ポート４６に対して位置合わせすることによって、あるいは、第１入口ポート４６を閉塞しない位置へとゲート機構を移動させることによって、行うことができる。ゲート部分１９’は、さらに、このゲート部分１９’から延出された第２入口ポート４０と、反対サイドにおいてこのゲート部分１９’から延出された第２出口ポート５０と、を有している。第２入口ポート４０および第２出口ポート５０は、互いに流体連通するように位置合わせされている。第２入口ポート４０と第２出口ポート５０との間の流体連通は、第１入口ポート４６に関して上述したのと同様にして、ゲートバルブ１９によって制御される。

ゲートバルブ１９は、さらに、閉塞機構すなわちアクチュエータ１０４（図２，３参照）を備えている。この閉塞機構は、第１入口ポート４６から第１出口ポート４８への流体の流れを制御するとともに、第２入口ポート４０から第２出口ポート５０への流体の流れを制御する。図１においては、第１出口ポート４８は、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバの制御ポート１３に対して流体流通している。よって、バルブ機構１２０が、図２に示す第１開放状態１４０とされたときには、圧縮エアが、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバに対して流体連通する。図１に示すように、第２出口ポート５０も、また、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバの制御ポート１３に対して流体流通している。よって、バルブ機構１２０が、図３に示す第２開放状態１４２とされたときには、真空リザーバ１６が、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバに対して流体連通し、これにより、圧縮エア制御チャンバ内の圧力を減少させることができる。したがって、第１出口ポート４８および第２出口ポート５０の双方が、制御ポート１３に対して接続されており、ひいては、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバに対して接続されており、これにより、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバに対して流体連通していて、ＣＲＶ１２のバルブ部分の開閉に影響を与えることができる。

第１アスピレータ１４は、真空圧力を生成するためのものであって、コンプレッサ２０がブーストを行っている際には第１アスピレータ１４が真空を生成するようにして、コンプレッサ２０の第１端部２６と第２端部２８との間にわたって流体連通可能に接続されている。図１に示すように、第１アスピレータ１４は、コンプレッサ２０の第２端部２８の下流側に対して流体連通可能に接続されている。これにより、コンプレッサから導出される圧縮エアは、コンジット５６を介して第１アスピレータ１４内に動力流Ｍを提供するとともに、排気流Ｄが、コンジット５４を介して、コンプレッサ２０の第１端部２６の上流側に排出される。第１アスピレータ１４は、限定するものではないけれども、特許文献２に記載された構成のものとすることができる。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。第１アスピレータ１４の吸引ポート１５は、真空リザーバ１６に対して流体連通されており、吸引ポート１５と真空リザーバ１６との間の流体ストリーム内に一方向バルブ３０を有している。これにより、第１アスピレータ１４を通しての動力流の結果として、真空リザーバ１６の真空引きを制御することができる。真空リザーバ１６は、真空引きリミットバルブ１８を有している。これにより、真空リザーバ内に生成される真空引きの程度を制限することができる。真空リザーバ１６は、ゲートバルブ１９に対して接続されている、とりわけ、コンジット６０によって第２入口ポート４０に対して接続されている。

ここで、図２，３を参照すると、ゲートバルブ１９は、一実施形態においては、スナップアクチュエータゲートバルブ１００とすることができる。スナップアクチュエータゲートバルブ１００は、コンテナ部分１３０と、このコンテナ部分１３０に対して密封的に連結されていて内部チャンバ１０３を規定しているキャップ１３２と、を備えている。内部チャンバ１０３に対して流体連通した制御ポート４２（図１）が設けられている。内部チャンバ１０３内には、アクチュエータ１０４が収容されている。アクチュエータ１０４は、ピストン１１０を備えている。ピストン１１０は、バルブ機構１２０に対して接続可能なステム１１４を有している。ステム１１４は、バルブ機構１２０側に位置した基端部１５２（連結端部と称することができる）と、バルブ機構１２０から離間した先端部１５４（図２に図示されている）と、を有している。この実施形態においては、バルブ機構１２０は、ポケット１２６を備えている。ポケット１２６内には、ゲート部材１２８が収容されている。ゲート部材１２８を貫通して、通路１２９が設けられている。ポケット１２６は、第１入口ポート４６によって第１コンジット５８に対して接続されているとともに、第２入口ポート４０によって第２コンジット６０に対して接続されている。第１コンジット５８の反対側においては、ゲートバルブ１９は、ＣＲＶ１２の制御部分１３に対して接続されている。第２コンジット６０の反対側においては、抽気ライン５２が、ＣＲＶ１２の制御部分１３に対して接続されている。

なおも図２，３を参照すると、ゲート部材１２８は、レールシステム１６０によってピストン１１０に対して接続されている。レールシステム１６０は、流体流れの方向においてのおよび流体流れに応答してのゲート部材１２８のスライド移動を提供し、これにより、ポケット１２６に対してのシールを形成する。レールシステム１６０は、ステム１１４の基端部１５２の近傍に、ガイドレール１６２を有している。ガイドレール１６２は、このガイドレール１６２の両サイドに、軌道グルーブ１６４を有している。ゲート部材１２８は、スライダ１６６を有している。スライダ１６６は、ガイドレール１６２に適合する形状に構成されており、軌道グルーブ１６４に適合する形状に構成されている。

アクチュエータ１０４は、バルブ機構１２０の開閉を制御する、特に、ピストン１１０の移動によってゲート部材１２８の開閉を制御する。図２，３に示すように、ピストン１１０は、ゲート部材１２８が第１コンジット５８に対して位置合わせされた第１開放位置１４０（図２）と、ゲート部材１２８が第１コンジット５８を閉塞するとともに第２コンジット６０を開放する第２開放位置１４２（図３）と、の間にわたって移動可能とされている。バルブ機構１２０は、いずれの位置から開始することもできる。あるいは、バルブ機構１２０は、長尺のものとすることができ、第１コンジット５８および第２コンジット６０は、互いに離間させることができる。これにより、第１コンジット５８および第２コンジット６０の双方を同時に閉塞する閉塞位置を提供することもできる。

ピストン１１０は、少なくとも部分的には、磁気的に吸引可能な材料１１１（あるいは、そのような材料から形成された構成部材）を備えている。これにより、ピストン１１０を、第１磁石１１６および第２磁石１１８に対して引きつけることができる。ピストン１１０に対しては、スプリング１１２が付設されている。スプリング１１２は、ピストン１１０を第１開放位置１４０（図２）に向けて付勢することができる。第１磁石１１６は、ピストン１１０を第１開放位置１４０に維持し得るよう、スプリング１１２を補助するように配置されている。第２磁石１１８は、ピストン１１０が第２開放位置１４２（図３）へと駆動された際に、ピストン１１０をその第２開放位置１４２に維持し得るように、配置されている。ピストン１１０は、さらに、外周縁のところに、シール部材１３４を有している。シール部材１３４のリップシールは、チャンバ１０３の内表面に対して当接する。ピストン１１０の外周縁は、シール部材１３４を着座させるための環状グルーブ１３６を有することができる。一実施形態においては、シール部材１３４は、Ｏ−リングや、Ｖ−リングや、Ｘ−リング、とすることができる。これに代えて、シール部材１３４は、シール材料から形成された他の任意の環状シールとすることができる。これにより、他の構成部材に対してシール係合を行うことができる。

ピストン１１０のステム１１４は、また、バルブ機構１２０とは逆方向にも、延出させることができる。図２，３に示すように、ステム１１４のそのような延出部分は、キャップ１３２内のガイドチャネル１４６の内部に受領される。キャップ１３２は、さらに、スプリング１１２に対しての座１４８を有することができる。キャップ１３２のこれら特徴点は、アクチュエータを位置合わせし得るという利点を提供するとともに、スプリングやピストンの捻れや曲がりを防止するという利点を提供する。

アクチュエータ１０４は、第１バンパー１３８と、第２バンパー１３９と、を備えることができる。第１バンパー１３８は、一方の位置１４０へと到達した際のピストン１１０とハウジング１０２との間のノイズを低減するために配置されている。第２バンパー１３９は、他方の位置１４２へと到達した際のピストン１１０とハウジング１０２との間のノイズを低減するために配置されている。第１バンパー１３８は、また、ハウジング１０２とバルブ機構１２０との間の開口をシールし得るように配置することができる。一実施形態においては、開口１５０は、全体的に円錐台形状表面によって規定することができる。第１バンパー１３８および第２バンパー１３９は、ハウジング１０２内の環状グルーブによってシールすることができる、あるいは、ピストン１１０のうちの、例えばステム１１４といったような構成部材上においてシールすることができる。

動作時には、アクチュエータ１０４は、制御ポート４２を介しての、チャンバ１０３内への流体の導入によってあるいはチャンバ１０３からの流体の導出によって、および、磁石１１６，１１８およびスプリング１１２の補助によって、ピストン１１０を駆動する。ピストン１１０は、第１開放位置１４０（図２）に位置しており、この位置においては、スプリングの付勢力によっておよび第１磁石１１６の磁力によって、この位置に保持される。スプリングの付勢力および第１磁石１１６の磁力の打ち勝つだけのしきい値力以上の力が印加されたときには、ピストン１１０が移動する。しきい値力以上の力が印加された後には、ピストン１１０は、移動行程の全長さにわたって移動し、第２磁石１１８の磁力によって補助されて、第２開放位置１４２（図３）に位置する。この第２開放位置１４２においては、ピストン１１０は、第２磁石１１８によって維持される。全移動行程にわたってのピストン１１０のこの移動は、迅速なものであって、ほぼ瞬時的なものであり、それら２つの位置の間における休止期間を実質的に有していない。すなわち、ピストン１１０は、第１開放位置１４０と第２開放位置１４２との間において、時間遅れを有しておらず、浮遊状態となることがない。この移動態様は、ピストンの「スナップ」移動として表現することができる。この「スナップ」移動は、バンパーがなければ可聴音を生成するものであって、ピストン１１０に対しての第２磁石１１８の磁気的引力の結果である。第２磁石１１８は、ピストン１１０を第２開放位置１４２に向けて迅速に移動させるように作用する。その後、第２磁石１１８は、ピストン１１０を、その第２開放位置１４２に維持する。この維持は、スナップタイプの移動として全移動行程にわたってピストンを第１開放位置１４０に向けて戻り移動させるような最小しきい値以上の力が印加されるまで、継続する。スナップアクチュエータゲートバルブ１００は、さらに、特許文献３に記載された他の様々な特徴点を有することができる。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。

流体ライン５２は、図１に示すように、ゲートバルブ１９のアクチュエータ部分から、コンプレッサ２０の上流側のエア誘導システム３８へと、つながっている。とりわけ、第１端部２６の上流側へとつながっている。

動作時には、３つの状態が存在する。（１）ブースト状態とされた定常状態。（２）スロットル閉塞状態。（３）ブーストされていない定常状態。エンジンがブーストされているときには、ブースト圧力は、２つのことを引き起こす。（ａ）ゲートバルブ１９が、このゲートバルブ１９のバルブ部分を、第１入口ポート４６と第１出口ポート４８との間にわたっての流体連通が可能とされこれによりコンプレッサ２０の第２端部２８とＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバとの流体連通を可能とする位置へと、駆動される。（ｂ）第１アスピレータ１４が、真空を生成し、この真空が、真空リザーバ１６を真空引きする。事象（ａ）により、コンプレッサ２０からのコンプレッサ出口圧力は、ＣＲＶ１２の内部のアクチュエータに対して作用し、これにより、アクチュエータを閉塞バルブ位置へと駆動する。アクチュエータは、そのコンプレッサ出口圧力が解除されるまで、あるいは、そのコンプレッサ出口圧力に打ち勝つ力が印加されるまで、その位置に維持される。

スロットル閉塞状態（すなわち、スロットル２４が閉塞されている）においては、スロットルの両端間にわたって、圧力降下が起こる。これにより、第２アスピレータ７４を通して、より多くの流体が流れることができ、これにより、真空が生成される。生成されたこの真空は、スロットル位置「検出」ライン７８によって第２アスピレータ７４とゲートバルブの圧縮エア制御チャンバとの間に形成された流体連通のために、ゲートバルブ１９に対して作用する。この真空は、ゲートバルブ１９を駆動して、流体連通を、第１出口ポート４８から第２出口ポート５０へとスイッチングする。第２出口ポート５０は、上述したように、真空リザーバ１６に対して接続される。これにより、第２出口ポート５０と真空リザーバ１６との間に流体連通が形成される。これにより、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバから圧力が真空引きされる。これにより、ＣＲＶ１２のバルブ部分が開放され、バイパス６６によって、第２端部２８（出口）から第１端部２６（入口）へとコンプレッサ流れが戻される。

ブーストのない定常状態へと到達した後には、スロットル２４の入口８２と出口８４との間の圧力差が残り、このため、アスピレータ７４は、ゲートバルブ１９を第２開放位置１４２に対して維持し得るに十分な真空レベルを生成し続ける。このようにして、ＣＲＶ１２は、閉塞されたままである。

ここで、図４に示す実施形態を参照すれば、全体的に符号１００で示されたエンジンシステムは、図１に関して上述した位置に第２アスピレータ７４だけと、吸引ポート７５と流体連通した制御チャンバを有したＣＲＶ１２と、を備えている。したがって、図４におけるアスピレータは、符号７４によって識別されているけれども、このエンジンシステムにおいては第１アスピレータが存在していないことのために、スロットルアスピレータ７４として参照されることとなる。スロットルアスピレータ７４は、スロットル２４の入口８２に対して流体連通した動力ポート（Ｍ）と、スロットル２４の出口８４に対して流体連通した排出ポート（Ｄ）と、を備えている。スロットル２４の出口８４は、マニホールド２２に対してつながっている。スロットルアスピレータ７４とＣＲＶ１２との間の流体連通は、コンジット７８によって行われる。ＣＲＶ１２は、図１に関して上述したようにして、エンジンシステム１００内において接続されている。したがって、ＣＲＶは、符号１２によって識別されており、入口ポート６２と、出口ポート６４と、を有している。矢印は、バルブ部分が開放位置とされてバイパス６６を通しての流体流れが可能とされたときの、流れの方向を示している。

図４に示すように、動作時には、とりわけエンジンの動作時には、エアは、スロットル２４を通して流れる。すなわち、スロットル２４が開放されていて、スロットル２４を通しての流速に依存して圧力降下を生成する。ここで、ブーストを有した定常状態時には、スロットルは、開放され、少しの真空吸引力しか生成されない。このため、ＣＲＶ１２は、このＣＲＶ１２のバルブ部分を閉位置とすることができる。しかしながら、スロットル２４が閉塞されたときには、スロットル２４は、コンプレッサ２０の第２端部２８とマニホールド２２との間の一次的流体連通通路を閉塞する。これにより、スロットルアスピレータ７４を通しての流れが増大する。これにより、より大きな真空吸引力を生成する（真空吸引圧力は、０ｋＰａに対しての小さな数値であり、スロットルの入口８２と出口８４との間の圧力差は、大きい）。生成された真空は、ＣＲＶ１２の圧縮エア制御チャンバから圧力を真空引きし、これにより、ＣＲＶの内部のアクチュエータを移動させ、これにより、バルブ部分を開位置へと移動させる。これにより、第２端部２８（出口）から第１端部２６（入口）へとコンプレッサ流れを戻す（ＣＲＶ１２を通してバイパス６６を開放する）。

動作時には、スロットル開口がある程度にまで増大したときには、すなわち、０°と９０°との間の部分開放位置にまで増大したときには、スロットル２４の入口８２と出口８４との間の圧力差が、真空吸引圧力を０ｋＰａに対しての大きな数値にまで増大させるような値にまで、低減する。すなわち、スロットルが閉塞されているときと比較して、アスピレータ７４の吸引ポート７５を通してのエア吸引が、より小さくなる。真空吸引圧力の数値が、ある種のしきい値にまで到達したときには、ＣＲＶ１２は、内部スプリングの付勢力に基づいて閉塞し、コンプレッサは、もはやバイパスされない。

上述したエンジンシステムは、ブースト時のサージを自動的に最小化する。この場合、ＣＲＶやゲートバルブを観測して駆動するための外部制御システムは、一切不要である。その代わりに、ＣＲＶやゲートバルブは、システム内の圧力の変化に応答して純粋に動作する。これにより、それ自身をリセットするループを形成する。

本発明の好ましい実施形態を参照して本発明について詳細に上述したけれども、特許請求の範囲において規定された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な修正や変形が可能である。

１０ エンジンシステム
１２ コンプレッサ再循環バルブ、ＣＲＶ
１４ 第１アスピレータ
１６ 真空リザーバ
１８ 真空引きリミットバルブ
１９ ゲートバルブ
２０ コンプレッサ
２２ エンジンマニホールド
２４ スロットル制御部材
４２ 制御ポート
５２ 流体ライン
６６ バイパス
７４ 第２アスピレータ
７５ 吸引ポート
７６ コンジット
１０３ 圧縮エア制御チャンバ

Claims (16)

1. エンジンシステムであって、
   エンジンに対して接続されていて、吸気マニホールドに対してエアを供給する、コンプレッサと；
   前記コンプレッサから前記吸気マニホールドへのエアの供給を制御するためのスロットルと；
   圧縮エア制御チャンバを有したコンプレッサ再循環バルブと；
   前記スロットルの入口に対して流体連通した動力部分と、前記スロットルの出口に対して流体連通した排出部分と、を有したスロットルアスピレータと；
   を具備してなり、
   前記スロットルアスピレータの吸引ポートが、前記コンプレッサ再循環バルブの前記圧縮エア制御チャンバに対して流体連通している、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
2. 請求項１記載のエンジンシステムにおいて、
   前記コンプレッサが、前記エンジンに対して接続されたターボチャージャーの一部とされている、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
3. 請求項１記載のエンジンシステムにおいて、
   ブーストを有した定常状態においては、エアが、前記スロットルを通して流れ、これにより、圧力降下と小さな真空吸引力とが生成され、
   これにより、前記コンプレッサ再循環バルブが、前記コンプレッサ再循環バルブのバルブ部分を閉塞位置とすることができる、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
4. 請求項３記載のエンジンシステムにおいて、
   前記スロットルが閉塞されたときには、前記スロットルアスピレータを通しての流れが増大し、これにより、ブーストがないときの定常状態と比較して、より大きな真空吸引力が生成され、これにより、前記コンプレッサ再循環バルブの前記圧縮エア制御チャンバが真空引きされ、これにより、前記コンプレッサ再循環バルブが開放されて、圧縮エアを、バイパスを通して流すことができる、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
5. 請求項４記載のエンジンシステムにおいて、
   前記スロットルが所定の部分開放位置へと開放されて、前記スロットルアスピレータを通しての流れがしきい値にまで低減されたときには、前記コンプレッサ再循環バルブが、前記コンプレッサ再循環バルブの内部に設けられたスプリングの付勢力に基づいて閉塞される、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
6. 請求項１記載のエンジンシステムにおいて、
   前記エンジンが、天然ガスエンジンとされている、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
7. エンジンシステムにおいてブースト時のサージを自動的に最小化するための方法であって、
   請求項１に記載されたエンジンシステムを準備し；
   スロットルを開放しつつブーストを有した条件でエンジンを駆動し、この場合、前記スロットルを通してエアを流し、これにより、圧力降下と小さな真空吸引力とを生成し、これにより、コンプレッサ再循環バルブの内部に設けられたスプリングの付勢力に基づいて、前記コンプレッサ再循環バルブのバルブ部分を閉塞位置とし；
   前記ブーストを有した条件で前記スロットルを閉塞し、前記スロットルアスピレータによって、前記コンプレッサ再循環バルブの前記圧縮エア制御チャンバを真空引きし、これにより、前記コンプレッサ再循環バルブを開放して、圧縮エアを、前記コンプレッサ再循環バルブを通して流す；
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   さらに、
   前記スロットルを所定の部分開放位置へと開放して、前記スロットルアスピレータを通しての流れがしきい値にまで低減されたときには、前記コンプレッサ再循環バルブを、前記スプリングの付勢力に基づいて閉塞する、
   ことを特徴とする方法。
9. エンジンシステムであって、
   エンジンに対して接続されていて、吸気マニホールドに対してエアを供給する、コンプレッサと；
   前記コンプレッサから前記吸気マニホールドへのエアの供給を制御するためのスロットルと；
   真空リザーバと；
   前記コンプレッサの下流側に対して流体連通した動力部分と、前記コンプレッサの上流側に対して流体連通した排出部分と、を有した第１アスピレータであるとともに、この第１アスピレータの吸引ポートが、前記真空リザーバに対して流体連通している、第１アスピレータと；
   前記コンプレッサからの下流側エアに対しておよび前記真空リザーバに対して流体連通した圧縮エア制御チャンバを有したコンプレッサ再循環バルブと；
   前記コンプレッサ再循環バルブの前記圧縮エア制御チャンバと、前記コンプレッサの下流側エアと、前記真空リザーバと、の間の流体連通を制御するためのゲートバルブであるとともに、圧縮エア制御チャンバを有したゲートバルブと；
   前記スロットルの入口に対して流体連通した動力部分と、前記スロットルの出口に対して流体連通した排出部分と、を有した第２アスピレータであるとともに、この第２アスピレータの吸引ポートが、前記ゲートバルブの前記圧縮エア制御チャンバに対して流体連通している、第２アスピレータと；
   を具備している、
   ことを特徴とするエンジンシステム。
10. 請求項９記載のエンジンシステムにおいて、
    前記真空リザーバが、真空引きリミットバルブを有している、
    ことを特徴とするエンジンシステム。
11. 請求項９記載のエンジンシステムにおいて、
    さらに、前記第１アスピレータの前記吸引ポートと前記真空リザーバとの間に一方向バルブを具備している、
    ことを特徴とするエンジンシステム。
12. 請求項９記載のエンジンシステムにおいて、
    さらに、エア誘導システムと前記ゲートバルブの前記圧縮エア制御チャンバとに対して流体連通した流体ラインを具備している、
    ことを特徴とするエンジンシステム。
13. 請求項９記載のエンジンシステムにおいて、
    前記スロットルを開放しつつブーストを有した状態で、前記第１アスピレータが、前記真空リザーバを真空引きし、前記第２アスピレータを通しての流れが最小のものとされ、これにより、前記コンプレッサからの圧縮エアを、前記吸引ポートを通して、前記ゲートバルブの前記圧縮エア制御チャンバ内へと、流し、これにより、前記ゲートバルブを第１開放位置に駆動して維持し、これにより、前記コンプレッサ再循環バルブの前記圧縮エア制御チャンバを、前記コンプレッサからの圧縮エアに対して流体連通させ、これにより、前記コンプレッサ再循環バルブを閉塞する、あるいは、前記コンプレッサ再循環バルブを閉塞位置に維持する、
    ことを特徴とするエンジンシステム。
14. 請求項１３記載のエンジンシステムにおいて、
    ブーストを有した状態で前記スロットルを閉塞した際に、前記第２アスピレータが、前記ゲートバルブの前記圧縮エア制御チャンバを真空引きし、これにより、前記ゲートバルブを、前記第１開放位置から、第２開放位置へと、スイッチングし、これにより、前記コンプレッサ再循環バルブの前記圧縮エア制御チャンバを、前記真空リザーバに対して流体連通させ、これにより、前記真空リザーバの圧力に応じて前記コンプレッサ再循環バルブを開放させる、
    ことを特徴とするエンジンシステム。
15. 請求項９記載のエンジンシステムにおいて、
    さらに、前記ゲートバルブの前記圧縮エア制御チャンバを前記エア誘導システムに対して接続するための流体ラインを具備している、
    ことを特徴とするエンジンシステム。
16. 請求項９記載のエンジンシステムにおいて、
    前記エンジンが、天然ガスエンジンとされている、
    ことを特徴とするエンジンシステム。

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